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Vorrichtung zum Schalten mehrerer Steuerstromkreise Die Erfindung
betrifft Vorrichtungen zum Schalten mehrerer Steuerstromkreise für Maschinen, insbesondere
Pressen und Stanzen, bei denen Arbeitsvorgänge während bestimmter, gegebenenfalls
einzustellender Dauer durch einen umlaufenden, mit einem mehrteiligen feststehenden
Kollektor zusammenwirkenden Stromzuführer elektrisch steuerbar sind.
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Bei mechanischen Pressen und Stanzen muß der Stößel im Leerlauf schnell
aufwärts und gegebenenfalls etwas langsamer abwärts gehen können, wobei er schnell
in Gang kommen und schnell angehalten werden können muß. Die schnelle Hubunterbrechung
ist nur beim Abwärtsgang notwendig, während das schnelle Anfahren und schnelle Anhalten
in jedem Falle eine schnell arbeitende Schaltkupplung voraussetzt. Um Unfälle zu
verhüten, sind die mechanischen Pressen vorzugsweise mit Sicherheitsschaltungen
ausgerüstet, bei denen der die Presse Bedienende beide Hände auf Schalthebeln liegen
haben muß, solange der Stößel abwärts geht, damit er nicht mit der Hand unter den
Stößel greifen kann. Die von den Händen in Einschaltstellung zu haltenden Sicherheitsschalter
brauchen nicht selbst die Einrückschalter zu sein; es genügt, wenn sie in einem
mit dem eigentlichen, z. B. mit dem Fuß zu bedienenden oder dessen Steuerstromkreis
in Reihe liegenden Stromkreis liegen. Zur Verhinderung des überschreitens des oberen
Totpunktes dient eine sogenannte Nachschlagsicherung. Beim Ansprechen der Nachschlagsicherung
wird über elektrische Relais der Antrieb selbsttätig abgeschaltet und festgebremst.
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Die Dauer der Kontaktgabe und die Dauer der gesteuerten Vorgänge muß
in diesen Anwendungsfällen einstellbar sein. Bei bekannten Bauarten werden, um eine
solche Einstellbarkeit zu erreichen, gegeneinander verstellbare Nockenscheiben auf
einer gemeinsamen Achse verwendet, wobei zur Änderung der Dauer der Kontaktgabe
die Nockenscheiben verdreht werden, so daß der wirksame Nocken einen größeren oder
kleineren Bogen erhält. Es ist auch bekannt, eine Steuerwalze zu verwenden, bei
der mindestens zwei miteinander leitend verbundene, von in demselben Stromkreis
liegenden Schleifkontakten abgetastete Kontaktelemente mit in der Walzenmantelfläche
nebeneinanderliegenden Kontaktbahnen relativ zueinander verstellbar sind, und zwar
so, daß sie miteinander eine umlaufende Kontaktbahn von einstellbarer Bogenlänge
bilden.
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Bei den bekannten Einrichtungen, wie z. B. bei Verwendung einer Steuerwalze,
die aus einer Anzahl von auf einer Achse angeordneten, gegeneinander verstellbaren
Nockenscheiben besteht, die mit derselben Drehzahl, die die Kurbelwelle der mechanischen
Presse hat, von dieser angetrieben wird, und bei der die Nocken Schalt- oder Kontaktelemente
betätigen, ergeben sich bei der Verstellung verschiedene Schwierigkeiten. Die Änderung
der Schaltelemente und damit die Verstellung der Schaltnockenscheiben können nur
bei ausgekuppelter Maschine vorgenommen werden. Will man z. B. bei einer Presse
den Stößelhub verändern, so hat das zur Folge, daß mehrere Verstellungen nacheinander
vorgenommen werden müssen, wobei immer wieder eine Probelauf erforderlich ist, um
die richtige Einstellung zu finden. Dazu kommt, daß bei verschiedenen Maschinen,
so z. B. auch bei Exzenterpressen, die Anbringung der Steuerwalze in normal erreichbarer
Höhe meistens nicht möglich ist. Diese Nachteile und Schwierigkeiten der bekannten
.Einrichtungen werden durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung behoben.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Vorrichtung der erwähnten
Art der in zwangläufiger Abhängigkeit vom Antrieb der zu steuernden Maschine umlaufende
Stromzuführer den. als Steuerwalze ausgebildeten feststehenden Kollktor berührend
umkreist und daß auf dem Umfang des Kollektors außer den Lamellen zur Übertragung
der vom Stromzuführer ausgehenden Impulse an Steuervorrichtungen der Maschine ein
vom Stromzuführer, solange er den Kollektor berührt, ständig geschlossener Kontakt
vorgesehen ist, über den der Stromkreis für eine Kupplung für den Maschinenantrieb
geschlossen haltende Elemente verläuft.
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Man kann eine Dzehung deie Maschinenwelle von 36Ö° durch Wahl der
Anzahl'der Kollektorlamellen beliebig unterteilen, so daß durch den rotierenden
Stromzuführer beliebig viele Abtastpunkte des Kreisumfanges
in
der Drehrichtung über die Leitungen, die von den einzelnen Lamellen ausgehen, an
andere Stellen übertragen werden können.
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Gegenüber bekannten, langsam laufenden Vorrichtungen, wie z. B. auch
Schaltuhren, die nicht während des Laufes einer Maschine verstellbar zu sein brauchen,
wird mit der Einrichtung nach der Erfindung erreicht, daß beim Einstellen eines
Kontaktarmes in demselben Moment, in dem er den einen feststehenden Kontakt verläßt,
die Verbindung mit einem benachbarten Kontakt hergestellt wird, so daß z. B. eine
Hubbegrenzung bei Pressen ohne zeitliche Unterbrechung vorhanden bleibt. Wenn in
der gewählten Fortschaltrichtung des Kontaktarmes feststehende Kontakte aufeinanderfolgen,
die einem um einen bestimmten Mindestbetrag kleiner oder größer werdenden Pressehub
entsprechen, so ergibt sich daraus eine fein unterteilte, auch bei laufender Presse
bedienbare Einstellmöglichkeit, die auch von ungeübten Personen ohne Schwierigkeit
benutzt werden kann.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind bei einer Vorrichtung der
beschriebenen Art, bei der die Kollektorlamellen, deren Zahl der Anzahl der maximal
erzeugbaren Impulse entspricht, mit ausgewählte Impulse zu den Steuereinrichtungen
weiterleitenden Wahlschaltern verbunden sind, die Wahlschalter als Drehschalter
ausgebildet, deren feste Kontakte mit den Lamellen des feststehenden Kollektors
verbunden und deren zur Weiterleitung der ausgewählten Impulse an die Steuereinrichtungen
bestimmte Kontaktarme auf einen der feststehenden Kontakte der Wahlschalter von
Hand einstellbar sind.
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Wegen der kleinen Abmessungen der Drehschalter können diese leicht
unmittelbar am Maschinenrahmen angebracht werden, so daß die die Einstellung vornehmende
Person den Probelauf des Stößels auch jederzeit bequem beobachten kann.
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Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
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Die Schemazeichnung zeigt als Beispiel die Steuerung einer Exzenterpresse.
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Auf dem feststehenden Isolierstoffkörper a eines Kollektors o sind
Kollektorlamellen n 1 bis n 36 angebracht, so daß durch
diese Lamellen Impulse jeweils nach 10° Umfangsweg erteilt werden können. Auf dem
Isolierstoftkörper a sind ferner zwei isolierte Schleifringe b und c aufgezogen.
Der feststehende Kollektor wird an der Maschine, z. B. an einer Presse, fest angebracht,
so daß auf seiner Oberfläche eine gegenüber dem Maschinenkörper isolierte Metallrolle
d als Stromzuführer abrollen kann, deren Achse f an einem Kurbelarm e sitzt,
der seinerseits von einer umlaufenden Welle m abgekröpft ist. Die Welle m wird in
zwangläufiger Abhängigkeit von der Umdrehung der Maschinenkurbelwelle angetrieben.
Diese selbst und deren Verbindung mit der Welle m und damit mit dem Kurbelarm
e und der Achse f der Rolle d ist nicht dargestellt. Die Achse f der
Rolle d ist mit dem Kurbelarm e derart federnd verbunden, daß die als Stromzuführer
arbeitende Rolle d radial an die Kollektoroberfläche angedrückt wird.
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Zweistufenschalter g und h, die an der Maschine an einer gut zugänglichen
Stelle angebracht sind, werden z. B. so angeordnet, daß die Welle des einen Schalters
in der Hohlwelle des anderen drehbar ist. Der besseren Übersicht halber sind die
beiden Schalter in der Zeichnung schematisch und getrennt nebeneinander dargestellt.
Der Schalter g hat bei dem gezeichneten Beispiel neunundzwanzig Kontakte p, die
von einem Abgreifleiter j bestrichen werden, während der Schalter h zweimal vierzehn
Kontakte q und r besitzt, die von zwei Abgreifleitern k und 1 bestrichen werden.
Die beiden elektrisch voneinander getrennten Kontaktreihen q, r des Stufenschalters
h sind so angeschlossen, daß die beiden fest an einer gemeinsamen Achse liegenden
Abgreifleiter k und 1 um eine bestimmte Winkellage gegeneinander versetzt schalten.
An die Kontaktreihe I sind die Leitungen eines bestimmten Teils der Lamellen der
Steuerwalze angeschlossen und an die Kontaktreihe II ein anderer Teil der Lamellen
der Steuerwalze.
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Für den im Beispiel angenommenen Zweck sollen bei dem Stufenschalter
g zwölf Kontakte 10 bis 21
und bei dem Stufenschalter h in der Kontaktreihe
I zwölf Kontakte q und in der Kontaktreihe II zehn Kontakte r wirksam sein. Die
Lamellen n 12, die an dem Isolierkörper a befestigt sind, sind, von der oberen Stößelstellung
des Pressenstößels ausgehend, im Sinne der Drehrichtung der Kurbelwelle von 0 bis
36 bezeichnet. Die Lamellen n 0 und n 36 fallen zusammen. Die Lamellen
n 10 bis n 21 sind mit den Kontakten 10 bis
21 des Stufenschalters g verbunden und die Lamellen n 28 bis
n 36 und n 1 bis n 3
mit den Kontakten
1 bis 12 der Kontaktreihe I des Stufenschalters h, die Lamellen
n 30 bis n36 und n 1 bis n 3 mit den Kontakten 1 bis 10 der Kontaktreihe
II.
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Am Schleifring b ist die Phase der von einem Schaltschrank zugeführten
Spannung (42 V, 50 Hertz) angeschlossen. Der Schleifring b ist mit dem Schleifring
c über die auf der Steuerwalze laufende Rolle d dauernd leitend verbunden. Mit dem
Schleifring c ist ein Relais A verbunden, welches die Steuerung einer Pressenantriebskupplung
mittels seines geschlossenen Arbeitskontaktes freigibt. Sollte sich also die Rolle
d während des Betriebes in unzulässiger Weise von der Kollektoroberfläche abheben,
so schaltet das Relais A sofort ab und unterbricht dadurch den Strom der Kupplung,
die sofort ausschaltet und eine Antriebsbremse auslöst.
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Durch die Rolle d werden während der Drehung der Kurbelwelle die Lamellen
n 1 bis n 36 nacheinander mit dem Schleifring b verbunden. Dadurch
wird alle 10° ein Spannungsimpuls auf die aufeinanderfolgenden Lamellen gegeben,
wobei dieser Spannungsimpuls über die angeschlossene Leitung auf die in der entsprechenden
.Reihenfolge liegenden Kontakte der Stufenschalter gelangt. Wenn z. B. der Stufenschalter
g auf den Kontakt 18 - d. h. auf 180° - eingestellt ist, wird in dem Augenblick,
in dem die Rolle d während des Betriebes über die Lamelle n 18 rollt,
das Relais B, welches mit dem Stufenschalter g verbunden ist, einen Spannungsimpuls
erhalten, denn von der Lamellen 18 geht über die entsprechende Leitung der
Strom auf den Kontakt 18 des Stufenschalters g und über den Abgreifgleiter f
zu dem Relais B, welches zum Anziehen- gebracht wird. Dieses Relais
hält sich dann über einen eigenen Haltekontakt eingeschaltet und übernimmt bei der
Steuerung der Presse z. B. die Tätigkeit des Einrückschalters. Dadurch wird die
Hubunterbrechung, die bei der Einstellung des Stufenschalters
g
auf 180° nur von 0 bis 180°, also während des Abwärtsganges des Stößels wirksam
ist, abgeschaltet, und der Stößel läuft ohne Hubunterbrechungsmöglichkeit aufwärts.
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Der Stufenschalter h dient dazu, die Nachschlagsicherung des Stößels
zu steuern und 20° nach deren Auslösung die Ausschaltstellung festzulegen. Wenn
der Stufenschalter h z. B. auf 360° Ausschaltmoment eingestellt ist, wird beim Erreichen
der Stellung von 340° der Kontakt 7 der Kontaktreihe I des Stufenschalters h einen
Spannungsimpuls von der Lamellen 34 erhalten, der vom Stufenschalter h auf das Relais
C weitergeleitet wird. Das Relais C zieht an und hält sich über einen eigenen Haltekontakt
eingeschaltet, wodurch die Nachschlagsicherung eingeschaltet wird. Wenn dann die
Kurbelwelle 20° später den obersten Haltepunkt erreicht hat, geht ein Spannungsimpuls
von der Lamelle n36 auf den Stufenschalterkontakt 7 der Kontaktreihe II und von
dort über eine Leitung zu dem Relais D. Dieses ist nur mit einem Ruhestromkontakt
ausgerüstet, der vor die Haltekontakte der beiden Relais B und C geschaltet ist,
so daß diese abschalten, wenn das Relais D anzieht.